(57)【要約】【課題】  本発明は質量分析方法及び装置に関し、別の高速粒子源にて高速粒子を作り出してイオンに衝突させ、また、衝突エネルギーを可変にすることで、１つの装置で多くの構造情報を得ることができる質量分析方法及び装置を提供することを目的としている。【解決手段】  イオンを発生するイオン源１と、該イオン源１からのイオンを入力するイオントラップ型質量分析計１０と、該イオントラップ型質量分析計１０内部のイオンに高速粒子を衝突させる高速粒子源７と、前記イオントラップ型質量分析計１０から排出されるプロダクトイオンを検出する検出器８とから構成される。【選択図】    図１
2007033322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択したイオンに高速粒子を衝突させ、生成されたプロダクトイオン群の質量電荷比からプレカーサイオンの構造情報を得ることを特徴とする質量分析方法。
【請求項２】
選択したプレカーサイオンに高速粒子を衝突させる場合に、高速粒子の運動エネルギーを複数回変化させ、それぞれのプロダクトイオン群の質量電荷比から総合してプレカーサイオンの構造情報を得ることを特徴とする質量分析方法。
【請求項３】
イオンを発生するイオン源と、
該イオン源からのイオンを入力するイオントラップ型質量分析計と、
該イオントラップ型質量分析計内部のイオンに高速粒子を衝突させる高速粒子源と、
前記イオントラップ型質量分析計から排出されるプロダクトイオンを検出する検出器と、
から構成され、
イオン源で生成したサンプルイオンをイオントラップ型質量分析計で空間的に捕獲し、高速粒子源で生成した高速粒子を衝突させることにより解離させ、その解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする質量分析装置。
【請求項４】
高速粒子との衝突により解離生成した解離生成イオン群の中である特定の質量電荷比をもつ解離生成物イオン以外のイオンをイオントラップ外に排除し、選択した解離生成物イオンに更に高速粒子を衝突させ、生成した解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする請求項３記載の質量分析装置。
【請求項５】
解離生成物イオン群中の特定の解離生成物イオンの選択、衝突誘起解離を複数回繰り返し、解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする請求項４記載の質量分析装置。
【請求項６】
イオントラップ型質量分析計と検出器の間に質量分析計を配置し、イオントラップ型質量分析計で捕獲した最終解離生成物イオンの一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の質量分析装置。
【請求項７】
イオンを発生するイオン源と、
該イオン源からのイオンを入力する第１の質量分析計と、
該第１の質量分析計から出てくるイオンに高速粒子を衝突させる高速粒子源と、
該高速粒子源により解離されたイオンを分析する第２の質量分析計と、
該第１の質量分析計からのイオンを受けてイオンを検出する検出器と、
で構成され、
前記イオン源で生成したイオン群の中である特定のイオンを前記第１の質量分析計で選択し、その後、高速粒子源で生成した高速粒子を衝突させることにより解離させ、その解離生成物イオン群を第２の質量分析計で質量分析することを特徴とする質量分析装置。
【請求項８】
前記イオンに衝突させる高速粒子が中性粒子であることを特徴とする請求項１又は２記載の質量分析方法。
【請求項９】
前記イオンに衝突させる高速粒子が中性粒子であることを特徴とする請求項３乃至７の何れかに記載の質量分析装置。
【請求項１０】
前記イオンに衝突させる高速粒子が正又は負の電荷を持つイオンであることを特徴とする請求項１又は２記載の質量分析方法。
【請求項１１】
前記イオンに衝突させる高速粒子が正又は負の電荷を持つイオンであることを特徴と
する請求項３乃至７の何れかに記載の質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量化合物の定量分析、定性一斉分析及び試料イオンの構造解析分野に用いられる質量分析方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計を用いた分子の構造情報は、解離情報を利用して得られている。ここで、解離とはイオンを分解して複数のイオンにすることをいう。質量分析の分野の中で用いられている解離方法の一つに衝突誘起解離（collision indused dissociation ：CID）法がある。この方法は、衝突室に衝突ガスを充満させ、イオンと衝突ガスの衝突による衝突エネルギーを利用して解離を誘起するものである。
【０００３】
ＣＩＤ法を利用する質量分析装置のほとんどは、イオン源、第１の質量分析計（質量分析計１）、衝突室、第２の質量分析計（質量分析計２）及び検出器の構成をとっている。質量分析計１と２の組み合わせについて主なものを図４に示す。図４はＣＩＤ法を利用した従来の質量分析装置の特性を示す図である。質量分析計１と２の組み合わせに応じて、衝突エネルギーの大きさが示されている。
【０００４】
例えば、質量分析計１がＱＭＳ（四重極型ＭＳ）、質量分析計２がＱＭＳの場合、衝突エネルギーは低い。これに対して、質量分析計１，２共にＴＯＦＭＳ（飛行時間型ＭＳ）の場合には、衝突エネルギーは高いものとなる。
【０００５】
多くの装置は、空間的に質量分析計を直列に配しているが、イオントラップ型質量分析計やフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型質量分析計（ＦＴＩＣＲ−ＭＳ）を使用した場合、イオントラップにイオンを捕獲→ある特定のイオンを選択→ガスと衝突させて解離→解離生成物イオンの質量分析を行なうことにより、１台の装置で解離情報を得ることができる。
【０００６】
解離情報は、衝突エネルギーの高低により異なる。従来技術では、解離に利用する衝突エネルギーは、装置の構成に左右され、大きく分けてｅＶオーダーの低エネルギーかｋｅＶの高エネルギーのどちらかである。併せて図４に記載する。
【０００７】
従来のこの種の装置としては、イオン化室及び質量分析室よりなる分析装置において、前記イオン化室に、試料に紫外線を照射する紫外線照射装置と、試料に電子線を照射する電子線照射装置を装備し、高分子化合物を何等の前処理も要せずに分析することができるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＦＡＢガンを備えたイオン化室及び質量分析室よりなる高分子構造解析装置において、イオン化室にＸ線照射装置が配設され、高分子化合物を何等の前処理もせずに分析するものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平３−１７１５４４号公報（第３頁右上欄第４行目〜同頁左下欄第１２行目まで、第１図）
【特許文献２】特開平３−１５２８４９号公報（第３頁右上欄第２０行目〜同頁左下欄第１６行目まで、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図４の記載からも分かるように、従来装置のほとんどは低衝突エネルギーのＣＩＤ法を利用している。衝突エネルギーが低いと、質量の小さな分子は解離できるが、タンパク質等の質量が大きい分子になると、衝突エネルギーが減少するため、解離が困難となる。これを解決しようとする一つの方法として、従来のＣＩＤ法を利用する場合、衝突エネルギーを増加させることが考えられる。しかしながら、衝突エネルギーの大きさは、装置固有であり、従来では、衝突エネルギーの大きくできる装置を利用する以外に方法はない。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、別の高速粒子源にて高速粒子を作り出してイオンに衝突させ、また、衝突エネルギーを可変にすることで、１つの装置で多くの構造情報を得ることができる質量分析方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）請求項１記載の発明は、選択したイオンに高速粒子を衝突させ、生成されたプロダクトイオン群の質量電荷比（ｍ／ｚ）からプレカーサイオンの構造情報を得ることを特徴とする。
【００１２】
（２）請求項２記載の発明は、選択したプレカーサイオンに高速粒子を衝突させる場合に、高速粒子の運動エネルギーを複数回変化させ、それぞれのプロダクトイオン群の質量電荷比から総合してプレカーサイオンの構造情報を得ることを特徴とする。
【００１３】
（３）請求項３記載の発明は、イオンを発生するイオン源と、該イオン源からのイオンを入力するイオントラップ型質量分析計と、該イオントラップ型質量分析計内部のイオンに高速粒子を衝突させる高速粒子源と、前記イオントラップ型質量分析計から排出されるプロダクトイオンを検出する検出器とから構成され、イオン源で生成したサンプルイオンをイオントラップ型質量分析計で空間的に捕獲し、高速粒子源で生成した高速粒子を衝突させることにより解離させ、その解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする。
【００１４】
（４）請求項４記載の発明は、高速粒子との衝突により解離生成した解離生成イオン群の中である特定の質量電荷比をもつ解離生成物イオン以外のイオンをイオントラップ外に排除し、選択した解離生成物イオンに更に高速粒子を衝突させ、生成した解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする。
【００１５】
（５）請求項５記載の発明は、解離生成物イオン群中の特定の解離生成物イオンの選択、衝突誘起解離を複数回繰り返し、解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする。
【００１６】
（６）請求項６記載の発明は、イオントラップ型質量分析計と検出器の間に質量分析計を配置し、イオントラップ型質量分析計で捕獲した最終解離生成物の一部若しくは全てを質量分析することを特徴とする。
【００１７】
（７）請求項７記載の発明は、イオンを発生するイオン源と、該イオン源からのイオンを入力する第１の質量分析計と、該第１の質量分析計から出てくるイオンに高速粒子を衝突させる高速粒子源と、該高速粒子源により解離されたイオンを分析する第２の質量分析計と、該第１の質量分析計からのイオンを受けてイオンを検出する検出器とで構成され、前記イオン源で生成したイオン群の中である特定のイオンを前記第１の質量分析計で選択し、その後、高速粒子源で生成した高速粒子を衝突させることにより解離させ、その解離生成物イオン群を第２の質量分析計で質量分析することを特徴とする。
【００１８】
（８）請求項８記載の発明は、前記イオンに衝突させる高速粒子が中性粒子であることを特徴とする。
（９）請求項９記載の発明は、前記イオンに衝突させる高速粒子が中性粒子であることを特徴とする。
【００１９】
（１０）請求項１０記載の発明は、前記イオンに衝突させる高速粒子が正又は負の電荷を持つイオンであることを特徴とする。
（１１）請求項１１記載の発明は、前記イオンに衝突させる高速粒子が正又は負の電荷を持つイオンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
（１）請求項１記載の発明によれば、選択したイオンに高速粒子を衝突させるようにしているので、タンパク質等の分子量の大きな物質でも解離させることができ、従って、解離によって生成されたプロダクトイオンからプレカーサイオンの構造情報を得ることができる。
【００２１】
（２）請求項２記載の発明によれば、プレカーサイオンに衝突させる高速粒子の運動エネルギーを複数回変化させ、それぞれの場合におけるプロダクトイオン群の質量電荷比からプレカーサイオンの構造情報を得ることができる。
【００２２】
（３）請求項３記載の発明によれば、イオントラップ内に存在しているイオンに高速粒子を衝突させることにより解離したイオン群の一部若しくは全てを質量分析することができる。
【００２３】
（４）請求項４記載の発明によれば、解離生成したイオンに更に高速粒子を衝突させることにより、生成したイオン群の一部若しくは全てを質量分析することができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、解離生成物イオン群中の特定のイオンに対する衝突誘起解離を複数回繰り返すことで、解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することができる。
【００２４】
（６）請求項６記載の発明によれば、イオントラップ型質量分析計と検出器の間に質量分析計を配置することにより、イオントラップ型質量分析計で捕獲した最終解離生成物イオンの一部若しくは全てを質量分析することができる。
【００２５】
（７）請求項７記載の発明によれば、第１の質量分析計で選択したイオンに高速粒子を衝突させ、解離したイオンを第２の質量分析計で質量分析することができる。
（８）請求項８記載の発明によれば、イオンに衝突させる高速粒子として中性粒子を用いることにより、プレカーサイオンをプロダクトイオンに解離させることができる。
【００２６】
（９）請求項９記載の発明によれば、イオンに衝突させる高速粒子として中性粒子を用いることにより、プレカーサイオンをプロダクトイオンに解離させることができる。
（１０）請求項１０記載の発明によれば、イオンに衝突させる高速粒子として正又は負の電荷を持つイオンを用いることで、プレカーサイオンをプロダクトイオンに解離させることができる。
【００２７】
（１１）請求項１０記載の発明によれば、イオンに衝突させる高速粒子として正又は負の電荷を持つイオンを用いることでててプレカーサイオンをプロダクトイオンに解離させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態例を示す構成図である。図において、１はイオンを生成するイオン源、２は生成されたイオンである。１０はイオン源１から出射されたイオン（プレカーサイオン）を保持するイオントラップ型質量分析計である。
【００２９】
イオントラップ型質量分析計１０において、３，４はエンドギャップ電極、５，６はリング電極である。７は粒子を高速でイオントラップ型質量分析計１０に衝突させる高速粒子源である。該高速粒子源７で用いる粒子７ａとしては、例えばアルゴンが用いられる。この高速粒子源７から出射される粒子の持つエネルギーを可変できるようになっている。イオントラップ内のプレカーサイオンに高速粒子が衝突すると、プレカーサイオンは解離してプロダクトイオン２’となる。８はイオントラップから出射されるプロダクトイオンを受けてイオンを検出する検出器である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
（実施の形態１）
イオン源１でイオン２を生成し、イオントラップ型質量分析計１０内に導入する。イオントラップ型質量分析計１０では、リング電極に高周波交流を印加することによりある特定のイオンのみを選択し、それ以外のイオンを排除する。次に、高速粒子源７から中性若しくは電荷を持った高速粒子７ａを生成し、イオントラップ型質量分析計１０内に打ち込みイオントラップ内に捕獲したイオン（プレカーサイオン）を解離させ、プロダクトイオンとする。
【００３０】
次に、解離生成物イオン２’を質量順にイオントラップ外に排出し、検出器８でこれらイオンを検出する。この結果、検出器８からは図に示すような質量電荷比（ｍ／ｚ）に対応したスペクトルが得られる。この測定した質量スペクトルから、選択したイオンの構造を決定する。
【００３１】
このように、本発明によれば、選択したイオンに高速粒子を衝突させるようにしているので、タンパク質等の分子量の大きな物質でも解離させることができ、従って、解離によって生成されたプロダクトイオンからプレカーサイオンの構造解析を得ることができる。また、この実施の形態例によれば、イオントラップ内に存在しているイオンに高速粒子を衝突させることにより解離したイオン群の一部若しくは全てを質量分析することができる。
【００３２】
また、プレカーサイオンに衝突させる高速粒子の運動エネルギーを複数回変化させ、それぞれの場合におけるプロダクトイオン群の質量電荷比からプレカーサイオンの構造情報を得ることができる。
（実施の形態２）
構成としては、図１を用いる。
（ａ）イオン源１でイオン２を生成し、イオントラップ型質量分析計１０に導入する。
（ｂ）リング電極５，６に印加する高周波を変化させてある特定のイオンのみを選択し、それ以外のイオンを排除する。
（ｃ）高速粒子源７において、中性若しくは電荷を持った高速粒子を生成しててイオントラップ型質量分析計１０内に打ち込み、イオントラップ内に捕獲したイオンを解離させる。
（ｄ）前記ステップ（ｂ）及び（ｃ）を複数回繰り返す。
（ｅ）最終解離生成物イオン群を質量順にイオントラップ外に排出し、検出器８で検出する。この結果、図に示すような質量電荷比（ｍ／ｚ）のスペクトルが得られる。そして、得られたスペクトルから選択したイオン（プロダクトイオン）から選択したイオン（プレカーサイオン）の構造を決定する。
【００３３】
この実施の形態例によれば、解離生成したイオンに更に高速粒子を衝突させることにより、生成したイオン群の一部若しくは全てを質量分析することができる。
（実施の形態３）
構成としては、図１を用いる。
【００３４】
イオン源１にてイオン２を生成し、イオントラップ型質量分析計１０に導入する。次に、ある特定のイオンのみを選択し、それ以外のイオンを排除する。次に、高速粒子源７で中性若しくは電荷を持った高速粒子を生成し、イオントラップ型質量分析計１０に打ち込む。そして、イオントラップ内に捕獲したイオンを解離させる。次に、解離生成物イオン群を質量順にイオントラップ外に排出し、検出器８で検出し質量スペクトルを測定する。そして、測定した質量スペクトルから選択したイオンの構造を決定する。
【００３５】
以上の動作を高速粒子のエネルギーをＮ回変化させて、それぞれについて最終解離生成物イオン群の質量スペクトルを測定する。そして、得られたＮ個の質量スペクトルから選択したイオンの構造を決定する。
【００３６】
この実施の形態例によれば、解離生成物イオン群中の特定のイオンに対する衝突誘起解離を複数回繰り返すことで、解離生成物イオン群の一部若しくは全てを質量分析することができる。
【００３７】
図２は本発明の第２の実施の形態例を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図２に示す実施の形態例は、イオントラップ型質量分析計１０と検出器８の間に第２の質量分析計２０（質量分析計２）を設けている点が異なる他は図１とその構成は同じである。
【００３８】
図において、１はイオン２を生成するイオン源であり、このイオン源１からのイオンはイオントラップ型質量分析計１０に導入される。イオントラップ型質量分析計１０において、３，４はエンドギャップ電極、５，６はリング電極である。リング電極５，６に高周波交流を印加すると、イオン源１から導入されたイオンはイオントラップ中に保持される。  ７は高速粒子７ａを出射する高速粒子源である。２０はイオントラップ型質量分析計１０から出射されるイオンを導入する質量分析計２である。該質量分析計２から出たイオンが検出器８で検出される。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
（実施の形態４）
イオン源１でイオン２を生成し、イオントラップ型質量分析計１０に導入する。リング電極５，６に印加する高周波を変化させてある特定のイオンのみを選択し、それ以外のイオンを排除する。高速粒子源７において、中性若しくは電荷を持った高速粒子を生成しててイオントラップ型質量分析計１０内に打ち込み、イオントラップ内に捕獲したイオンを解離させる。
【００３９】
解離されたイオンはプロダクトイオン２’となる。この解離されたプロダクトイオンはイオントラップから排出されて質量分析計２に導入される。この場合、最終解離生成物イオン群の全てを同時に排出し、質量分析計２にて質量スペクトルを測定する。質量分析計２から排出されたイオンは検出器８で検出される。検出されたイオンを質量電荷比をパラメータとしてそのスペクトルを求めると、そのスペクトルは図に示すように所定の間隔を置いてピークを持つ特性として現れる。このスペクトルを構造解析して選択したイオンの構造を分析することができる。
【００４０】
この実施の形態例によれば、イオントラップ型質量分析計と検出器の間に第２の質量分析計を配置することにより、イオントラップ型質量分析計で捕獲した最終解離生成物イオンの一部若しくは全てを質量分析することができる。
【００４１】
以上の実施の形態例では、２つのエンドギャップ電極と１つのリング電極で構成されるイオントラップ型質量分析計で説明を行ったが、イオンを空間的に捕捉できる手段であればどのようなものでもよい。例えば、近年多重極電極とその両端のトラップ電極で構成されるリニアイオントラップも実用化されているので、それを利用する方法もある。
（実施の形態５）
図３は本発明の第３の実施の形態例を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１はイオン２を生成するイオン源、３はイオン源１からのイオンを導入する第１の質量分析計（質量分析計１）、７は質量分析計１から排出されるプレカーサイオンに粒子を高速で衝突させる高速粒子源、７ａは粒子である。質量分析計１から排出されたイオンは、高速粒子源７から高速粒子を衝突することにより解離させる。３１はこの解離されたイオンを導入する第２の質量分析計（質量分析計２）である。８は該該質量分析計２から排出されたイオンを検出する検出器である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４２】
イオン源１にてイオン２を生成し、質量分析計１に導入する。質量分析計１にてある特定のイオンのみを選択し、それ以外のイオンを排除する。この結果、質量分析計１からは選択されたイオンが排出される。この排出されたイオンに、高速粒子源７からの中性若しくは電荷を持った高速粒子が衝突する。この結果、選択されたイオンは図に示すように解離する。
【００４３】
この解離された解離生成物イオン群を質量分析計２に導入して、質量スペクトルを測定する。そして、該質量分析計２で測定されたイオンは、続く検出器８で検出され、図に示すような質量電荷比のスペクトルが得られる。得られた質量電荷比のスペクトルから、選択したイオンの構造解析を行なう。
【００４４】
この実施の形態例によれば、第１の質量分析計で選択したイオンに高速粒子を衝突させ、解離したイオンを第２の質量分析計で質量分析することができる。
また、本発明によれば、イオンに衝突させる高速粒子として中性粒子を用いることにより、プレカーサイオンをプロダクトイオンに解離させることができる。
【００４５】
また、イオンに衝突させる高速粒子として正又は負の電荷を持つイオンを用いることで、プレカーサイオンをプロダクトイオンに解離させることができる。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、高速粒子源を用いることにより、任意の運動エネルギーの粒子で選択したイオンを衝突解離させることができ、その解離情報から分子構造を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態例を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態例を示す構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態例を示す構成図である。
【図４】ＣＩＤ法を利用した従来の質量分析装置の特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    イオン源
２    イオン
３    エンドギャップ電極
４    エンドギャップ電極
５    リング電極
６    リング電極
７    高速粒子源
７ａ  粒子
８    検出器
【図１】
2007033322.tif 000003
【図２】
2007033322.tif 000004
【図３】
2007033322.tif 000005
【図４】
2007033322.tif 000006